STNN - Một nghiên cứu gần đây về quá trình phân hủy cellulose và tác động của nó đến sản xuất nhiên liệu sinh học được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (Mỹ).
- Thay đổi đồng hồ sinh học giúp lúa mạch thích nghi với mùa sinh trưởng ngắn
- Sử dụng than sinh học trong nông nghiệp để đạt được mục tiêu bền vững
Sản xuất nhiên liệu sinh học thông qua quá trình phân hủy các hợp chất như tinh bột hoặc cellulose thành glucose là một phương pháp tiềm năng để sản xuất nhiên liệu và vật liệu hữu ích khác. Tuy nhiên, nghiên cứu cho thấy, sự lựa chọn chủ yếu trên thị trường hiện nay là sử dụng ngô làm nguồn nhiên liệu sinh học, do tinh bột của ngô dễ bị phân hủy. Tuy nhiên, việc sử dụng ngô đối mặt với nhiều vấn đề như cạnh tranh với nguồn cung lương thực và khí nhà kính được sinh ra trong quá trình sản xuất ethanol từ ngô.
Nhóm nghiên cứu đã đề xuất một giải pháp thay thế tiềm năng bằng cách sử dụng phân hủy cellulose từ các bộ phận không ăn được của thực vật như thân cây ngô và chất thải thực vật khác. Tuy nhiên, một trong những thách thức đối mặt là quá trình phân hủy cellulose hiện tại diễn ra chậm và không hiệu quả, điều này ảnh hưởng đến khả năng cạnh tranh về mặt kinh tế của nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai.
Để hiểu rõ hơn về cơ chế phân hủy cellulose, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật hình ảnh mới để theo dõi quá trình này. Các nhà khoa học đã gắn nhãn huỳnh quang cho enzyme cellulase và sử dụng kính hiển vi SCATTIRSTORM để quan sát và diễn giải quá trình phân hủy cellulose.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, enzyme cellulase có khả năng cắt nhỏ cellulose thành mảnh cellobiose hai đường. Tuy nhiên, cellobiose có thể làm chậm quá trình phân hủy bằng cách liên kết với các cấu trúc trong đường hầm phân tử, gây cản trở sự thoát ra của các phân tử cellobiose tiếp theo. Điều này đã giúp nhóm nghiên cứu hiểu rõ hơn về cơ chế gây chậm quá trình phân hủy cellulose và đưa ra những ý tưởng mới để làm cho quá trình này hiệu quả hơn.
Nghiên cứu cũng tập trung vào enzyme cellulase Cel7A có nguồn gốc từ nấm và tìm hiểu về cách enzyme này tác động đến quá trình phân hủy cellulose.
Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng thông qua việc hiểu rõ hơn về cơ chế phân tử của quá trình phân hủy cellulose, họ có thể tinh chỉnh và cải thiện quá trình này, từ đó đóng góp vào việc phát triển nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai hiệu quả hơn.
H.G (tổng hợp)
